【摘 要】
：
细胞分选在生物医学中起着重要的作用,而其中介电泳分选由于其无需生物标记,对粒子损伤小等优势得到了广泛的应用.本文设计了一种结合三维(3D)电极的介电泳力和收缩—扩张结构的惯性力的微流控芯片,通过COMSOL Multiphysics仿真软件对流体的流速分布、电场分布及粒子的运动轨迹进行仿真分析.仿真结果表明:三维电极相较于传统的平面电极,能够提供粒子垂直运动方向上的非均匀电场,更有助于实现粒子的高效率分选.此外,当粒子随流体运动时,不同的流道收缩—膨胀比分选效果不同,当收缩—膨胀比为361时,分选效果会更
【机 构】
：
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;太原工业学院电子工程系,山西太原030008;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051
论文部分内容阅读
细胞分选在生物医学中起着重要的作用,而其中介电泳分选由于其无需生物标记,对粒子损伤小等优势得到了广泛的应用.本文设计了一种结合三维(3D)电极的介电泳力和收缩—扩张结构的惯性力的微流控芯片,通过COMSOL Multiphysics仿真软件对流体的流速分布、电场分布及粒子的运动轨迹进行仿真分析.仿真结果表明:三维电极相较于传统的平面电极,能够提供粒子垂直运动方向上的非均匀电场,更有助于实现粒子的高效率分选.此外,当粒子随流体运动时,不同的流道收缩—膨胀比分选效果不同,当收缩—膨胀比为361时,分选效果会更好.通过仿真证明了所设计结构的有效性,确定了芯片尺寸,为后续的粒子连续高通量高效率分选,提供了重要的参考价值.
其他文献
镉污染问题严重威胁人类生命健康,因此对镉离子(Cd2+)的快速且高灵敏度检测至关重要.本文通过滴涂法制备了石墨烯/四氧化三铁/壳聚糖/复合膜修饰玻碳电极(GR/Fe3 O4/CS/GCE),采用方波溶出伏安法探讨此修饰电极对Cd2+的溶出伏安响应,优化了电解质、pH值、沉积电位、沉积时间等条件.在最佳条件下,Cd2+的响应峰电流与浓度在4～200μg/L范围内呈现良好的线性关系,相关系数为0.993,Cd2+的检出限为0.89μg/L,GR/Fe3 O4/CS/GCE具有良好的重现性和灵敏度.将其应用于近
针对无线供电的认知物联网(Internet of Things,IoT),提出基于吞吐量最大化的中继节点的选择(Maximizing Through-put-based Relay Selection,MTRS)算法.与传统中继节点的选择算法不同,MTRS算法采用动态地选择中继节点的策略.用户依据源节点广播信号质量决定是否请求中继节点协助转发.一旦需要中继节点协作转发,就从最大化吞吐量角度选择中继节点,进而提升吞吐量.仿真结果表明,相比于同类的算法,提出的MTRS算法提升了系统吞吐量.
基于有限元仿真研究了方环和圆环形谐振器的静态位移点,并分析了支撑轴位置对谐振器性能的影响,提出了优化设计方案:对于方环形谐振器,在对角处设置双端侧向支撑以降低其锚点损耗;对于圆环形谐振器,采用单端侧向支撑以及三端底部支撑相结合的器件结构,在保证电学信号引出的同时,提升器件的品质因数Q.针对所设计的器件结构特征,设计了一种基于七步光刻工艺的微纳制程,并成功实现器件的高成品率制备.测试结果表明:前者的Q值和机电耦合系数k2eff分别为1707.4和0.98％,后者的Q值和k2eff分别为1844.7和1.58
利用COMSOL有限元软件建立了复合膜声表面波(SAW)器件结构,并将通常使用的平面叉指换能器(IDT)更新为跨层布局形式.通过COMSOL软件对新结构进行了模态分析与频率响应分析,计算了机电耦合系数,研究了异性电极间距与同性电极间距的改变对复合膜SAW器件产生的影响.结果表明:跨层IDT布局形式,可以在现有制备条件与水平不变的前提下,大幅度降低器件尺寸,提高特征频率.
微机电系统(MEMS)矢量水听器在使用中会受到平台运动、海浪、洋流等冲击的干扰从而影响对目标声源的探测.为实现水听器的精准探测,提出了一种纤毛—硅柱结构的可抑制振动噪声的矢量水听器.设计了一种力矩平衡结构,利用COMSOL软件对矢量水听器的参数构建有限元分析模型,并对其静态分析、模态分析以及谐响应分析仿真.结果表明:矢量水听器灵敏度为-184.35 dB;可在0～100 gn载荷内正常工作;在工作带宽20～1000 Hz内能有效降低振动噪声带来的干扰.随后提出一种基于MEMS技术的可批量制造工艺,可确保硅
为了解决纳米光栅加速度计交叉轴干扰的问题,提出了一种原理可行、工艺可行的加速度计结构设计及加工方法.首先,介绍了双光栅加速度计的工作原理及结构组成,通过Ansys结构仿真和COMSOL双光栅仿真,验证了交叉轴干扰对双光栅离面加速度计性能测试不可忽略的影响.其次,提出了一种抗交叉轴干扰、且工艺简单的加速度计结构.仿真结果表明:该结构能有效避免交叉轴干扰,且具有较高的结构灵敏度.最后,基于SOI片对双光栅离面加速度计的加工方案进行完整描述,验证了这种加速度计加工方法的可行性及易操作性,为抗交叉轴干扰的离面加速
飞行器表面摩擦力的测量是一项重要的工程问题,测量通常使用一定缩比的飞行器模型在风洞实验中进行,测量时总压远高于表面摩擦力,易对摩擦力测量产生干扰,增加测量难度.针对这一问题,提出了一种小感应面的小力测量装置,在实现毫牛级表面摩擦力测量的同时可消除法向空气压力的干扰.设计测量装置整体结构,对关键件尺寸进行参数化设计,得到最优尺寸后进行标定实验,结果显示非线性误差0.882％,重复性误差1.918％.将干扰实验中的测量数据代入修正模型,所测数据经修正后误差由406.3％下降为1.4％.实验结果表明:该测量装置
为了实现多参量的同时测量,制作了一种将两根单模光纤的一端起球后,并在中间熔接一根3.4 cm长的细芯光纤;然后在细芯中间拉锥,从而构成马赫—曾德尔干涉仪;利用传感器透射谱中特定波长范围内的不同谐振峰,完成温度与相对湿度的同时测量.结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷Dip1和波峰Dip2的中心波长随温度变化、相对湿度变化均有很好的线性关系.特别是在谐振峰波峰Dip2的中心波长处测得温度灵敏度达到35.79 pm/℃,湿度灵敏度达到45 pm/％RH.设计出的传感器结构简单、成本低、灵敏度高、结构重复性好,在环
选取矩形巷道作为受限空间模型,基于镜像射线追踪法,通过仿真及实验分析验证了全向天线和不同的定向天线对受限空间内电波覆盖的影响.在巷道、矿井这类受限空间中,定向天线的第一分界点比全向天线的第一分界更远;在矩形巷道中,半功率宽度对电波覆盖效果起着至关重要的作用,同时可以通过适当增加第一零点宽度来改善电波的覆盖效果;定向天线存在辐射盲区,在定向天线的辐射盲区内,全向天线的接收功率高于定向天线的接收功率,在定向天线的辐射区域内,定向天线的接收功率高于全向天线的接收功率.研究内容对矩形巷道中无线通信系统的天线的设计
制备了一种新型的柔性NH3气体传感器.首先,将预处理后的纺织织物作为柔性衬底,在其上以喷墨打印技术及化学镀铜方法制作铜导电电极;然后,挤出打印单壁碳纳米管(SWCNTs)气体传感层.性能测试结果表明,在2 V电压作用下,传感器在通入浓度为0.4 mg/cm3氨气的103.8 s内,通过电流由1.35 mA上升到1.46 mA;在撤走氨气的89.2 s内,电流下降到1.42 mA.经过弯曲测试后的传感器,在同样的电压和氨气浓度下,通入氨气的97.39 s内,电流从1.09 mA上升到1.12 mA;在撤走氨